Lista zastosowań bezzałogowych statków powietrznych (BSP), popularnie nazywanych dronami, stale się poszerza. Wzrost ten wynika w dużej mierze z rozwoju i doskonalenia nowych, cennych możliwości oraz specjalistycznego wyposażenia dronów. Doskonałym przykładem jest rosnąca popularność termowizji.

Drony wykorzystujące kamery termowizyjne do wykrywania ciepła – obok standardowych kamer wideo – znajdują zastosowanie w niezliczonych scenariuszach. Od wykrywania pożarów, przez misje poszukiwawczo-ratownicze (SAR), po inspekcje sieci energetycznych – wdrożenie drona termowizyjnego może być odpowiedzią na rosnącą listę kluczowych zadań w wielu branżach.

Drony termowizyjne w akcji: Przykłady zastosowań

Pomimo względnej nowości tej technologii, istnieje już wiele przykładów wykorzystania dronów termowizyjnych DJI w akcji. Każdy z nich może inspirować kolejnych użytkowników do wdrożenia tej technologii:

• Strażacy reagujący na pożar traw w Cleburn w Teksasie wykorzystali drony termowizyjne do zapewnienia kompleksowej świadomości sytuacyjnej. Drony z termowizją widziały przez gęsty, kłębiący się dym i kierowały zespoły naziemne do bezpiecznej reakcji na ogniska pożaru (hotspoty).
• W 2020 roku w Czarnobylskiej Strefie Wykluczenia na Ukrainie doszło do rozległych pożarów. Drony termowizyjne pozwoliły strażakom nawigować do obszarów o najwyższej temperaturze, mimo gęstych pióropuszy dymu, które drastycznie ograniczały widoczność.
• Drony okazały się kluczowe podczas poszukiwania osób zaginionych w Wietnamie po powodziach i osunięciach ziemi. BSP pełniły potrójną rolę: rejestrowały wysokiej jakości materiał wideo z powietrza, używały czujników termowizyjnych do szukania sygnatur cieplnych oraz zbierały dane telemetryczne do tworzenia modeli 3D terenu.
• Rafinerie ropy naftowej w Argentynie wykorzystują drony do obrazowania termograficznego (termografii), aby ocenić względną energię generowaną w różnych częściach infrastruktury zakładu. Pozwala to inspektorom uzyskać wyraźny obraz stanu urządzeń, bez narażania pracowników na przebywanie w potencjalnie niebezpiecznych strefach.
• Drony termowizyjne dostarczyły zobrazowań rozpoznawczych z powietrza podczas wycieku chemikaliów w Sarasocie na Florydzie. BSP pozwoliły załogom precyzyjnie wskazać źródło problemu w rozprzestrzeniającej się chmurze amoniaku.
• BSP z termowizją umożliwiły strażakom w Bentonville w Arkansas dokładne monitorowanie temperatury zbiornika z łatwopalnym difluoroetanem podczas pożaru otaczającego zakładu przemysłowego. Pozwoliło to na strategiczne chłodzenie zbiornika i zapobiegnięcie jego eksplozji.
• Drony termowizyjne pomagają rolnikom skanować pola w poszukiwaniu młodych saren, które inaczej byłyby ukryte w wysokiej trawie. Zwierzęta są przenoszone w bezpieczne miejsce, a rolnicy mogą kosić łąki bez narażania ich życia.

To tylko kilka przykładów zastosowań technologii dronów termowizyjnych, które pokazują, jak ważny jest odpowiedni ładunek drona do wykonania zadania. BSP wyposażone w systemy obrazowania termicznego już teraz robią różnicę, a sprzęt ten wciąż ewoluuje.

Jak działa termowizja? Wyjaśnienie technologii

Rozważając teraźniejszość i przyszłość technologii dronów termowizyjnych, warto zagłębić się w zasady techniczne, które umożliwiają działanie kamer termowizyjnych. Zrozumienie, jak działa sprzęt do obrazowania termicznego, może inspirować do efektywniejszego wykorzystania technologii i nowych metod wdrażania dronów termowizyjnych.

ABC ciepła (promieniowania cieplnego)

Ciepło, znane również jako promieniowanie podczerwone (IR), to po prostu wibracja atomów. Obiekty emitują sygnaturę cieplną (ang. heat signature) w zależności od tego, jak bardzo poruszają się ich atomy – im większy ruch, tym cieplejszy obiekt. Termografia to proces badania tych sygnatur cieplnych i wykorzystywania tej wiedzy w praktyce.

Ludzie czują ciepło, ale nie widzą promieniowania IR. Dlaczego? Ponieważ promieniowanie to występuje na długości fali elektromagnetycznej, której ludzkie oko nie jest w stanie wykryć. Kamery termowizyjne są zaprojektowane tak, aby zamieniać sygnatury podczerwone w obraz widzialny dla człowieka.

Jak działają kamery termowizyjne

Kamery termowizyjne wykorzystują specjalistyczne obiektywy, które wychwytują częstotliwości IR, oraz czujniki termowizyjne i procesory obrazu, aby wyświetlić wyniki na ekranie. Gdy kamera na podczerwień jest zamontowana na dronie, urządzenie jest zazwyczaj umieszczone na gimbalu, który stabilizuje obraz i pozwala na obrót kamery.

Czujniki termiczne w tych zaawansowanych kamerach, technicznie znane jako mikrobolometry, przeszły w ostatnich latach znaczące modernizacje. Dzisiejsze opcje nie wymagają egzotycznych materiałów chłodzących stosowanych w przeszłości, co czyni je znacznie bardziej przystępnymi cenowo.

Kamery termowizyjne dronów mogą wykrywać temperaturę powierzchni wielu obiektów, ale są wyjątki. Na przykład, obiekty wysoce wypolerowane, błyszczące i odbijające światło nie pochłaniają dużo ciepła – mają tzw. niską emisyjność. Są one trudne do wykrycia przez kamery termowizyjne. Obiekty o wysokiej emisyjności, takie jak drewno, beton, a nawet ludzie, są łatwe do skanowania.

Odczyt i przetwarzanie obrazów termowizyjnych

Gdy dron przechwyci informacje termiczne za pomocą kamery IR, dane te są wyświetlane na ekranie jako konwencjonalny obraz do przeglądu przez operatora.

Używając oprogramowania do analizy termowizyjnej, użytkownicy mogą zmieniać paletę kolorów używaną do reprezentowania ciepła na scenie. Każdy widok jest przydatny do wychwytywania różnych szczegółów z obrazu, a opcje te obejmują:

• Biały Gorący (White Hot): Cieplejsze obiekty wydają się jaśniejsze, a chłodniejsze obszary są ciemniejsze.
• Czarny Gorący (Black Hot): Odwrotność „White Hot”, gdzie cieplejsze obiekty wydają się ciemniejsze.
• Tęcza (Rainbow): Temperatura odpowiada odcieniom, gdzie ciepłe kolory reprezentują wyższą temperaturę.

Oczywiście te trzy opcje to dopiero początek. Bardziej zaawansowane kamery termowizyjne oferują szerszą gamę widoków – na przykład Zenmuse H30T oferuje 12 oddzielnych palet kolorów.

Rodzaj używanej kamery termowizyjnej określa również format, w jakim obrazy są przechwytywane i przechowywane. Podczas gdy prostsze opcje zapisują obrazy jako zwykłe pliki graficzne, zaawansowane rozwiązania (kamery radiometryczne) zawierają również dane termograficzne i odczyty temperatury, wraz ze znacznikami GPS.

Pielęgnacja kamery termowizyjnej: Jak uniknąć uszkodzenia

Zanim zaczniesz używać swojego drona z kamerą termowizyjną, ważne jest, aby poznać powszechne sposoby uszkodzenia czujników termowizyjnych i jak im zapobiegać. Chociaż produkty DJI są znane z doskonałej jakości wykonania i trwałości, czujniki termowizyjne ze swojej natury są niezwykle precyzyjnymi, dostrojonymi instrumentami, które wymagają ostrożności podczas użytkowania. Niewłaściwe użytkowanie może prowadzić do trwałego uszkodzenia czujników termowizyjnych, pozostawiając artefakty na zbieranych danych.

Aby temu zapobiec, NIE NALEŻY wystawiać obiektywów kamery termowizyjnej na działanie silnych źródeł energii, takich jak słońce, lawa czy wiązka laserowa. W przeciwnym razie czujnik kamery może zostać wypalony, co prowadzi do trwałego uszkodzenia.

Jak wykonywać dokładne pomiary termowizyjne

Nawet wysoce skuteczne kamery termowizyjne muszą radzić sobie z różnymi czynnikami środowiskowymi, które mogą utrudniać dokładny odczyt temperatury powierzchni. Obejmują one warunki atmosferyczne – zbyt wysoka temperatura, wilgotność, chmury, deszcz lub opady śniegu mogą obniżać dokładność kamery termowizyjnej. Kamery termowizyjne mają również problem ze szkłem, ponieważ odbijające szkło może rejestrować ciepło ze słońca, ziemi lub innego obiektu.

Powłoka powierzchni obiektu może również wpływać na zdolność drona termowizyjnego do odczytu temperatury. Korozja lub nowa warstwa farby mogą zmienić względny odczyt temperatury obiektu. Względne położenie słońca również może potencjalnie sprawić, że obiekty wykonane z tego samego materiału będą wyglądać inaczej w kamerze termowizyjnej.

Efektywne korzystanie z kamery termowizyjnej oznacza uwzględnienie następujących czynników:

• Warunki atmosferyczne
• Obecność dymu, kurzu i zanieczyszczeń
• Emisyjność (zdolność obiektu do emitowania promieniowania cieplnego)
• Przezroczystość
• Odbicie (Refleksyjność)
• Pora dnia
• Kąt widzenia
• Farba na obiekcie
• Odległość od celu
• Ilość energii cieplnej
• Chropowatość lub gładkość powierzchni

Biorąc pod uwagę te cechy, możliwe jest zbudowanie dokładnego obrazu właściwości termicznych obiektu lub krajobrazu.

Zaawansowane funkcje kamer termowizyjnych

Wysoka rozdzielczość i więcej opcji wyświetlania kolorów to tylko niektóre z zalet zaawansowanych systemów kamer termowizyjnych. W dzisiejszym szybko zmieniającym się krajobrazie technologicznym, najbardziej przyszłościowe możliwości wykraczają poza te stopniowe ulepszenia.

Potężne nowe możliwości do rozważenia obejmują:

• Opcje podwójnego ładunku (kamery): Drony wyposażone w nowoczesne systemy obrazowania termicznego mogą być w stanie przechwytywać wiele rodzajów obrazów jednocześnie. Hybrydowe ładunki termowizyjne to dwie kamery w jednej: konwencjonalny system obrazowania (kamera światła widzialnego) i kamera IR.
• Personalizowane ustawienia izoterm: Za pomocą panelu sterowania drona termowizyjnego użytkownicy mogą ustawiać izotermy, czyli niestandardowe progi temperatury. Na przykład użytkownicy szukający potencjalnych pożarów mogą poprosić kamerę o automatyczne wyświetlanie alertów dla obszarów o wysokiej temperaturze.
• Oprogramowanie do obrazowania termicznego nowej generacji: Oprogramowanie używane do interpretacji obrazów IR ewoluuje, dostarczając nowe funkcje, takie jak śledzenie temperatury określonych obiektów, aktualizacje ciepła w czasie rzeczywistym, nakładanie obrazów światła widzialnego i IR (fuzja obrazu) i inne. Jedną z opcji jest DJI Thermal Analysis Tool.

Dzięki stale ewoluującej technologii dronów termowizyjnych, firmy mogą rozszerzać sposoby ich wykorzystania. Specyfikacje misji, które mogły być niemożliwe jeszcze kilka lat temu, warto zweryfikować, ponieważ obrazowanie termiczne staje się coraz bardziej precyzyjne, wszechstronne i przystępne cenowo.

Technologia kamer termowizyjnych: Jaki ładunek wybrać?

Wybór ładunku (payloadu) termowizyjnego do drona polega na dopasowaniu możliwości sprzętu do przypadku użycia danej organizacji. Istnieje kilka różnych czynników, które określają, jak system kamer będzie działał w terenie.

Obejmują one:

• Pole widzenia (FOV): Jest to miara określająca, jak duży obszar obserwowalny może objąć kamera.
• Odporność na warunki pogodowe: Mierzona w stopniach ochrony (IP), określa odporność obudowy elektrycznej na żywioły – w tym wilgoć z deszczu i mgły.
• Pasmo spektralne: Jest to zakres elektromagnetyczny wykrywalny przez czujnik IR kamery.
• Czułość termiczna (NEDT): Ten wskaźnik oznacza stopień, w jakim czujnik może mierzyć różnice we względnej temperaturze (im niższa wartość, tym lepiej).
• Rozdzielczość obrazu: Określa, ile pikseli składa się na generowany obraz cyfrowy, co z kolei decyduje o poziomie szczegółowości.

W zależności od rodzaju pracy, do której poszukujesz drona, oraz warunków, w jakich planujesz używać BSP z termowizją, możesz wybrać ładunek kamery termowizyjnej dopasowany do Twoich potrzeb. Niektóre z wysoce wydajnych ładunków dostępnych obecnie na rynku obejmują modele z serii Zenmuse H30:

• Zenmuse H30T: Bazowy Zenmuse H30 to zaawansowany system czterech modułów, na który składają się: kamera z zoomem optycznym 34x (i zoomem cyfrowym 400x) o rozdzielczości 40MP, kamera szerokokątna 48MP, precyzyjny dalmierz laserowy (LRF) o zasięgu do 3000m oraz światło pomocnicze NIR do operacji nocnych.Model Zenmuse H30T rozbudowuje ten zestaw o piąty moduł: wysokowydajną, radiometryczną kamerę termowizyjną o rozdzielczości 1280×1024 px. Jest to czterokrotny wzrost rozdzielczości w porównaniu do modelu H20T. Kamera generuje pliki R-JPEG z osadzonymi danymi o temperaturze, umożliwiając szczegółową analizę post-processingową. Nagrywa ona wideo termowizyjne z prędkością 30 klatek na sekundę i charakteryzuje się wybitną czułością termiczną (NEDT ≤20 mK), co pozwala na wykrywanie minimalnych różnic temperatur.

Używanie zaawansowanych ładunków kamer pozwala dronom interweniować w różnorodnych sytuacjach, czy to podczas poszukiwania zaginionych osób w nocy, skanowania w poszukiwaniu potencjalnych pożarów, przeprowadzania inspekcji linii energetycznych czy w każdym innym potencjalnym zastosowaniu.

Wykorzystanie dronów termowizyjnych dzisiaj

Jeśli Twoja organizacja angażuje się w którąkolwiek z poniższych działalności, dron termowizyjny może być idealnym elementem technologii dla Twoich potrzeb:

• Straż pożarna (Pożarnictwo): Jedno z najczęstszych zastosowań dronów termowizyjnych. Mapowanie ciepła z powietrza pozwala strażakom wyprzedzać czynniki ryzyka i lokalizować źródła ognia.
• Poszukiwanie i ratownictwo (SAR): Pożary to nie jedyne katastrofy, w których drony termowizyjne mogą wspierać ekipy ratownicze. Po katastrofach takich jak powodzie, osunięcia ziemi, trzęsienia ziemi, tornada i huragany, drony termowizyjne mogą pomagać załogom w odnajdywaniu zaginionych ofiar, nawet w nocy.
• Inspekcje lotnicze infrastruktury i kopalń: Inspekcja infrastruktury energetycznej, od zakładów i instalacji fotowoltaicznych (paneli słonecznych) po odległe linie energetyczne, jest łatwiejsza dzięki dronom. Używanie kamer termowizyjnych obok konwencjonalnego obrazowania pozwala załogom na nowe sposoby wyszukiwania potencjalnych ryzyk awarii.
• Nowoczesne rolnictwo (Rolnictwo precyzyjne): Monitorowanie upraw i stad pasących się zwierząt z powietrza to potencjalnie niedoceniane zastosowanie dronów. Obrazowanie termiczne pozwala rolnikom mierzyć ekspozycję pól na ciepło i śledzić zwierzęta, nawet w nocy.

Opcje dronów: Znajdź najlepszy dron termowizyjny do swoich celów

Chociaż wybór ładunku kamery jest kluczowy dla wydajności drona z kamerą termowizyjną, równie ważna jest platforma drona komercyjnego. Odpowiedni dron zapewni prędkość, zwrotność, zasięg, czas pracy na baterii (czas lotu) i inne cechy, które zadecydują, jakie zadania Twój nowy dron termowizyjny będzie mógł wykonać.

Poniżej znajduje się kilka wiodących na rynku dronów komercyjnych, które możesz wybrać do wdrożeń termowizyjnych.

Proponowane rozwiązania:

 Masz pytania? Zostaw nam swoje dane, oddzwonimy!

📝 Wypełnij krótki formularz kontaktowy, a nasz specjalista odezwie się do Ciebie maksymalnie w ciągu 24 godzin.
Dopasujemy ofertę i pomożemy w doborze sprzętu pod Twoje potrzeby.